不同管网腐蚀与水质稳定性中试研究

董晓晨

苏州工业园区清源华衍水务有限公司 江苏 苏州 215021

管网的水质特点主要表现在稳定性上，此特点的稳定性包含了两个方面，一是生物方面，二是化学方面。生物稳定可以理解为水质中的异养细菌，这个异养细菌可以帮助水中的有机物质的降解，同时还可以保证水质的细菌菌群可以最大限度的增长。而化学稳定则指的是管网水质的本身，这个本身因素会使水质自身发生变化，通常不稳定的水质经过，会自动在管壁内溶解，形成管垢，同时还会使金属材质的管道内壁加速腐蚀。

管道内壁的腐蚀有多种原因导致，最常见的几种可以分为微生物腐蚀、电化学腐蚀和化学腐蚀几种方式。而经过细化电化学腐蚀又是最为普遍的，不过在此过程中微生物腐蚀和化学腐蚀也起到了相对重要的作用。我们将UDIPs和CDIPs两种不同材质的铁管放到再生水和可饮用水中进行了中试试验，为了得出不同管网所发生的不同水质变化理论，从中可以使管网中的水质可以有更好的保障。

1 选材与方式

1.1 试验用水我们用了某市某生产水厂的饮用水、再生水和自来水进行了分别试验。通过对不同水质的各项元素对管网腐蚀的实验，得出了自来水和再生水有极大的差别，尤其是再生水的各项值远远大于饮用水，由此我们可以得出不同的水质对于管网的腐蚀程度也有所相同。

1.2 装置实验 在某市的某个再生水厂对UDIPs和CDIPs两种不同材质进行了实验，其中UDIPs使用了6根，CDIPs也使用了6根，在此基础上搭建了共4套的管网设备，并且还将饮用水和再生水的不同铁管也各搭建了两套。实验中将每个管网都设置为5米的长度，将直径控制在100毫米，而管网接口处则需使用UPVC的弯头连接，与此同时还需在管道的顶部和中部分别设置一个样品取样口和样品取样器。并且可以将内部的宽度设定为30毫米，将直径同样控制在100毫米，并且取跟实验管道相同材质的样品取样环N个，方便能从中查看管道内壁生物膜和管垢的变化。

2 讨论实验结果

2.1 管网中的水质发生变化的结论 在上面的实验中，对无内衬的新球墨铸铁管和带水泥内衬的新球墨铸铁管进行了总铁、浊度和进出水总氯的详细分析。由此实验得出再生水在无内衬的新球墨铸铁管管网在氯中起到了最大的消耗作用，在管网达到1.0 mg/L的时候，这个时候的出水总氯的铁含量最高，而在管网达到2.0 mg/L的时候，浊度也会持续上涨。但是在时间消耗的过程中，氯的消耗却在下降，在达到150 D的时候，氯值基本达到均值，此时浊度和总铁两个值也在随着发生变化。而在对带水泥内衬的新球墨铸铁管进行实验的时候，其出水氯相对较轻，在相同质量的情况下，自来水会处在一个稳定的状态。

通过以上实验的分析，可以得出一个结论，在UDIPs管网中的自来水和再生水，由于氯离子和硫酸根的浓度较高，会对UDIPs管网造成极大程度的腐蚀，因此会使此管网中的氯加速消耗，从而会释放出铁离子，使得其中的浊度和铁浓度持续上升。通过值的控制，会使UDIPs内部形成一层氧化层，从而大大的减少了腐蚀度。在此基础上，不管是再生水还是自来水，都有效的控制了其氯、总铁浓度和出水余氯，因此满足了水质的稳定性和标准性。

而CDIPs中的出水、浊度等值都趋于平稳。在此管网中无论是自来水还是再生水都会随着进水浓度产生变动，在CDIPs的实验中，发现出水浓度会比进水的要低一些，这也许是因为其中的铁离子会有部分沉积导致的，不过这个沉积物相对来说量比较少，所以在管网内部几乎察觉不到腐蚀层的存在，这也会导致出水浊度的降低。由此可以得出结论，CDIPs可以释放出铁离子，并且可以一定程度上控制管网的腐蚀，在此基础上可以使水质达到相应的要求，不过也可能会出现一定的问题。

2.2 管网腐蚀的不同特征 实验进行了三个月后，将管网取出一部分进行观察，会发现自来水和再生水对带水泥内衬的新球墨铸铁管有很大程度的腐蚀，与此同时无内衬的新球墨铸铁管几乎没有发生什么变化。只在管壁上发现了一些细小且色淡的黄色物质，猜测其有可能是铁的沉积物，但是其量很少，在实验过程中无法对其进行详细的判断。而再生水对在无内衬的新球墨铸铁管的管壁生有形成一个保护层，并且是以球形形状表现出来，所以可以相当有效的阻止腐蚀的发生和铁离子的释放。但是自来水在无内衬的新球墨铸铁管中会有不同层状表现，相对来说结合比较稀松，会导致铁离子的释放，尤其表现在进水水质的变化过程中。

为了更好的实验结果，更深入的分析了无内衬的新球墨铸铁管在各种水质中所发生的变化和腐蚀的过程。分别在自来水和再生水中做了相关的实验，在两种水质当中，所产生的腐蚀结果也大不相同，还有α-Feoo H和γ-Feoo H的比例也各不相同。而从铁离子中进行分析，可以发现UDIPs氧化层的浊度以及出水总铁没有太大的变动，相对来说都是比较稳定的过程。然而自来水在无内衬的新球墨铸铁管中浊度和出水总铁会有相当大的变动。由此能够发现再生水所形成的腐蚀浓度高，其可以使得管网内部的水质具有一定的稳定性。

2.3 管网腐蚀和微生物的不同表现特征 管网中的微生物群落会有不同的变化发生，为了印证这一说法，实验分别用三个月和八个月的管网取部分段落进行了观察分析。因为带水泥内衬的新球墨铸铁管管网的管壁上不好观察微生物的生长状况，所以没有对其进行生物膜进行可视化分析。实验的结果显示，无内衬的新球墨铸铁管在开通了自来水后的三个月里，几乎没有发现微生物在生物膜中生存，但是在开通自来水八个月的时间里，发现了有2株以上的细菌群，学名叫做铁氧化菌及硫酸菌。我们再次在无内衬的新球墨铸铁管观察再生水在其中的变化，发现在通水三个月后，在管壁的生物膜中发现了有两株细菌，学名叫反硝化及亚消化两种细菌；再观察通水八个月后的管壁生物膜，发现其有七株之多的细菌。除了有以上的四种之外，还有其他的几种细菌生成。

经过这些实验可以标明，自来水和再生水对于管网都会有一定的腐蚀过程，在实验最开始的时候，没有进行其他操作，会发现管网内壁被腐蚀的程度比较大，并且铁离子也释放的比较多，而且管网的出水浓度会比进水浓度高，浊度也会持续上涨，微生物的品类也屈指可数。但是一旦形成了一层生物膜，便会变成紧密的保护层，这个保护层叫做氧化层，在氧化层的保护下，管网内壁的铁离子释放也在逐渐减少，腐蚀的速度也会随之变慢，这个时候会在其作用下产生菌群。这两类菌群分别是硫酸盐还原菌及生成铁还原菌，其中铁还原菌能够使原来的Fe(lll)变为Fe(ll)，这个元素需要对溶解氧进行消耗，在此过程中会使得氧减少对管网内壁的腐蚀，以此保障管网内部水质的安全性、精确性和稳定性。实验的过程还可以证明带水泥内衬的新球墨铸铁管能够使得生物膜没法形成，不过带水泥内衬的新球墨铸铁管会使内壁的产生钙释放问题，不过这个方向还需进行更深刻的研究。

3 总结

(1)经过上面的实验可以表明，不管是自来水还是再生水，都会对无内衬的新球墨铸铁管起到腐蚀性的作用，并且还是一个极速腐蚀的过程。其在管网内壁会形成一个生物膜，生物膜中会形成一个氧化层，这个氧化层会使得生物膜保持在一个均衡的状态，其中的硫酸盐菌、铁还原菌还有氧化铁菌都是可以腐蚀管网内壁的细菌群。而铁还原菌可以和管网内壁的其他腐蚀性物种进行一个抵消的过程，从而可以达到防止管网内壁再深一步的腐蚀。

(2)不管是自来水或者是再生水，带水泥内衬的新球墨铸铁管的水质都有很好的稳定性，出水浓度和浊度都会有极小的变化，因为其在管网中有及其微小的几率可以生成生物膜，因此能够很好的保证管网内部的水质安全性和稳定性。